열경화성 폴리머

Thermosetting polymer
왼쪽: 개별 선형 폴리머 체인
우측: 단단한 3D 열경화성 폴리머를 만들기 위해 교차 연결된 폴리머 체인

재료 과학에서 열경화성 폴리머는 종종 열경화성 폴리머로 불리며 부드러운 고체 또는 점성이 있는 액체 프리폴리머(수지)[1]를 불가역적으로 경화시켜 얻은 폴리머입니다.경화는 열 또는 적절한 방사선에 의해 유도되며 고압 또는 촉매와의 혼합에 의해 촉진될 수 있습니다.열은 반드시 외부에서 가해지는 것은 아니지만 종종 수지와 경화제(촉매, 경화제)의 반응에 의해 발생합니다.경화는 화학 반응을 일으켜 고분자 사슬 사이에 광범위한 가교 관계를 만들어 불용해성 고분자 네트워크를 생성합니다.

보온세트를 만드는 시작 재료는 보통 경화 전에 가단성 또는 액체이며 종종 최종 모양으로 성형되도록 설계됩니다.접착제로도 사용할 수 있습니다.열가소성 폴리머는 일반적으로 펠릿 형태로 생산 및 유통되며 용해, 프레스 또는 사출 성형에 의해 최종 제품 형태로 성형되는 것과 달리 일단 경화되면 재형성을 위해 녹일 수 없습니다.

화학 작용

열경화성 수지를 경화시키면 폴리머의 개별 사슬 사이에 공유 결합을 형성함으로써 가교 또는 체인 확장에 의해 플라스틱 또는 엘라스토머(고무)로 변한다.크로스링크 밀도는 모노머 또는 프리폴리머 혼합 및 크로스링크 메커니즘에 따라 달라집니다.

끝부분이나 골격에 불포화 부위가 있는 아크릴수지, 폴리에스테르 및 비닐에스테르는 일반적으로 불포화 단량체 희석제와 공중합하여 이온화 방사선에서 생성된 유리기에 의해 시작된 경화 또는 라디칼 개시제의 광분해 또는 열분해로 연결된다. 가교 강도는 i이다.프리폴리머의 [2]골격 불포화 정도에 영향을 받지 않는다.

에폭시 기능성 수지는 음이온성 또는 양이온성 촉매 및 열에 의해 호모 중합되거나 경화제 또는 경화제로도 알려진 다관능성 가교제와의 친핵성 부가 반응을 통해 공중합될 수 있다.으로 반응 진행되며 더 큰 분자와 높은 가지가 있는 다리 걸침 구조하고 치료율은 에폭시 수지의 물리적 형태와 기능에 의해 그리고 agents[3]– 높은 온도는 ethe을 만들기 위해 압축하는 것 용기 수산기의 기능성 induces 2차 가교 postcuring 치료 영향을 받는 형성된다.r채권

폴리우레탄은 이소시아네이트 수지와 프리폴리머가 저분자량 또는 고분자량 폴리올과 결합될 때 형성되며, 엄격한 스토키오메트릭 비율이 친핵성 첨가 중합 제어에 필수적입니다. 가교 정도와 그에 따른 물리적 유형(탄성체 또는 플라스틱)은 분자량과 기능성에서 조정됩니다.이소시아네이트 수지, 프리폴리머 및 디올, 트리올 및 폴리올의 정확한 조합으로, 촉매 및 억제제에 의해 강한 영향을 받는다. 폴리우레아는 이소시아네이트 수지가 긴 사슬의 기능성 폴리에테르 또는 폴리에스테르 수지와 결합되어 짧은 사슬의 디아민 연장과 결합될 때 사실상 즉각적으로 형성된다.ers – 아민-이소시아네이트 핵산염 첨가 반응에는 촉매가 필요하지 않습니다.폴리우레아는 또한 이소시아네이트 수지가 [4]수분과 접촉할 때 형성된다.

물과 열의 방출을 포함한 중축합에 의해 경화된 페놀, 아미노 및 퓨란 수지는 모두 경화 온도, 촉매 선택 또는 부하와 처리 방법 또는 압력에 의해 영향을 받는 경화 시작 및 중합 발열 제어(전 중합 정도 및 수지 내 잔류 하이드록시메틸 함량 수준)로 경화됩니다.는 크로스링크 [5]밀도를 결정합니다.

폴리벤조옥사진은 화학물질을 방출하지 않고 발열 고리를 여는 중합에 의해 경화되며,[6] 중합 시 수축이 거의 없다.

열경화성수지 모노머 및 프리폴리머에 기초한 열경화성 고분자 혼합물을 다양한 방법으로 배합, 도포 및 가공하여 열가소성 고분자 또는 [7][8]무기재료로는 달성할 수 없는 독특한 경화성을 만들 수 있다.

특성.

열경화성 플라스틱은 일반적으로 3차원 결합망(가교)으로 열가소성 재료보다 강하며, 폴리머 체인 간의 강한 공유 결합이 쉽게 끊어지지 않아 형태를 유지하므로 분해 온도까지 고온 응용에 적합합니다.열경화 폴리머의 가교 밀도와 방향족 함량이 높을수록 열화 및 화학적 공격에 대한 저항성이 높아집니다.기계적 강도와 경도 또한 가교 밀도와 함께 개선되지만,[9] 메짐성은 희생됩니다.그것들은 보통 녹기 전에 분해된다.

하드 플라스틱 보온세트는 부하가 가해질 경우 영구 또는 소성 변형이 발생할 수 있습니다.엘라스토머: 부드럽고 스프링성 또는 고무질이며 하중 해제 시 변형되어 원래 모양으로 돌아갈 수 있습니다.

기존의 열경화성 플라스틱이나 엘라스토머는 경화 후 용해 및 재형성할 수 없습니다.이는 보통 필러 [10]재료를 제외하고 동일한 목적으로 재활용되는 것을 방지합니다.가열 형태 가교 네트워크에 제어되고 포함된 열경화 에폭시 수지와 관련된 새로운 개발은 유리 전이 [11]온도 이상으로 재가열할 때 가역적 공유 결합 교환 반응에 의해 실리카 유리처럼 반복적으로 재형성을 가능하게 합니다.또한 일시적인 특성을 가진 열경화성 폴리우레탄도 있어 재처리 또는 [12]재활용이 가능합니다.

섬유 강화 재료

열경화성 수지는 섬유와 배합되어 섬유 강화 폴리머 복합재료를 형성하며, 공장 마감 구조용 복합 OEM 또는 교체 부품의 [13]제조에 사용되며, 현장 적용, 경화 및 마감 복합[14][15] 보수 및 보호 재료로 사용됩니다.골재 및 기타 고체 필러의 바인더로 사용될 때, 입자 강화 폴리머 복합체를 형성하며, 공장에서 도포된 보호 코팅 또는 부품 제조, 현장 도포 및 경화 시공 또는 유지관리 목적으로 사용됩니다.

재료

  • 폴리에스테르 수지 섬유 유리 시스템: 시트 성형 화합물 및 벌크 성형 화합물, 필라멘트 와인딩, 습식 레이업 적층, 보수 화합물 및 보호 코팅.
  • 폴리우레탄: 절연 발포, 매트리스, 코팅, 접착제, 자동차 부품, 프린트 롤러, 신발 밑창, 바닥재, 합성 섬유 등폴리우레탄 폴리머는 2종 이상의 기능성 모노머/올리고머를 조합하여 형성된다.
  • 내마모성 방수 코팅에 사용되는 폴리우레아/폴리우레탄 하이브리드.
  • 가황고무.
  • 베이클라이트, 전기 절연체 및 플라스틱 기구에 사용되는 페놀 폼알데히드 수지.
  • 자동차 부품 제조에 사용되는 베이클라이트와 유사한 가볍지만 튼튼한 듀로플라스틱.
  • 합판, 파티클보드 및 중밀도 파이버보드에 사용되는 요소 폼알데히드 폼.
  • 작업대 [16]표면에 사용되는 멜라민 수지.
  • 고온 및 밀 사양 전기 커넥터 및 기타 컴포넌트에 사용되는 Dialyl-Phthalate(DAP).보통 잔이 채워져 있다.
  • 유리 강화 플라스틱 및 흑연 강화 플라스틱과 같은 많은 섬유 강화 플라스틱의 매트릭스 성분으로 사용되는 에폭시[17] 수지, 주조, 전자 장치 캡슐화,[18] 시공, 보호 코팅, 접착제, 씰링 및 접합.
  • 프린트 회로 기판, 전기 캡슐화, 접착제 및 금속 코팅에 사용되는 에폭시 노볼락 수지.
  • 벤조옥사진(benzoxazine) 단독으로 사용하거나 에폭시 및 페놀계 수지와 혼합하여 복합 구조, 접합 및 수리를 위한 구조 프리프레그, 액체 성형 및 필름 접착제에 사용됩니다.
  • 프린트 회로 기판과 현대 항공기의 차체 부품, 항공우주 복합 구조, 코팅 재료 및 유리 강화 파이프에 사용되는 폴리이미드 및 비스마레이미드.
  • 항공우주 구조 복합 컴포넌트의 유전 특성 및 높은 유리 온도 요건을 필요로 하는 전자 기기용 시안산에스테르 또는 폴리시아누레이트.
  • 금형 또는 금형 러너(집적회로 또는 반도체의 검은색 플라스틱 부품)
  • 지속 가능한 생체 복합 재료 구조,[19] 시멘트, 접착제, 코팅 및 주조/주조 수지 제조에 사용되는 Fran 수지.
  • 열경화 폴리머 매트릭스 복합재료 및 세라믹 매트릭스 복합 전구체로 사용되는 실리콘 수지.
  • 전기 절연성 열경화성 페놀 적층 재료인 티올리트.
  • 습식 레이어업 라미네이트, 성형 및 빠른 세팅 산업 보호 및 수리 재료에 사용되는 비닐 에스테르 수지.

적용들

보온 세트의 용도/공정 용도 및 방법에는 보호 코팅, 이음매 없는 바닥재, 접합 및 주입을 위한 토목 공사 그라우트, 모르타르, 주조 공장 모래, 접착제, 씰런트, 주물, 화분, 전기 절연, 캡슐화, 3D 프린팅, 고체 발포, 습식 레이어업 적층, 펄트, 젤코트, 필라멘트 윈(win filent win) 등이 있습니다.딩, 프리프레그 및 성형.

온도조직을 성형하는 구체적인 방법은 다음과 같습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ IUPAC, 화학 용어집, 제2판('골드북') (1997).온라인 수정판: (2006–) "열경화성 폴리머".doi:10.1351/goldbook.TT07168
  2. ^ 불포화 폴리에스테르 테크놀로지, Ed. P.F. Bruins, Gordon and Break, 뉴욕, 1976년
  3. ^ Epoxy Resins의 화학 및 기술, ed. B. Ellis, Springer 네덜란드, 1993년 ISBN978-94-010-5302-0
  4. ^ 폴리우레탄 핸드북, ed. G Oertel, Hanser, 뮌헨, 독일, 제2판, 1994, ISBN 1569901570, ISBN 978-1569901571
  5. ^ 반응성 고분자 기초 및 용도: 산업용 고분자 간결한 가이드(플라스틱 디자인 라이브러리), 윌리엄 앤드류 주식회사, 2013년 제2판, ISBN 978-145731497
  6. ^ "Polybenzoxazines". Polymer Properties Database.
  7. ^ 폴리머 사이언스 앤 엔지니어링 백과사전, Ed. J.I. Kroschwitz, 1990, ISBN 0-471-5 1253-2
  8. ^ 산업용 고분자 응용: 영국 왕립화학회, 2016년 초판, ISBN 978-1782628149
  9. ^ S.H. Goodman, H. Dodiuk-Kenig, ed. (2013). Handbook of Thermoset Plastics (3rd ed.). USA: William Andrew. ISBN 978-1-4557-3107-7.
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  11. ^ D. 몬타날, M. Capelot, F.Tournilhac, L. Leibler, Science, 2011, 334, 965-968], doi:10.1126/science.1212648
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  13. ^ 폴리머 매트릭스 컴포지트: 재료 사용, 설계, 분석, SAE International, 2012, ISBN 978-0-7680-7813-8
  14. ^ PCC-2 압력 장비 및 배관 수리, 미국기계공학회, 2015, ISBN 978-0-7918-6959-8
  15. ^ ISO 24817 배관용 복합보수: 인정 및 설계, 설치, 테스트 및 검사, 2015, ICS: 75.180.20
  16. ^ Roberto C. Dante, Diego A. Santamaría and Jesús Martín Gil (2009). "Crosslinking and thermal stability of thermosets based on novolak and melamine". Journal of Applied Polymer Science. 114 (6): 4059–4065. doi:10.1002/app.31114.
  17. ^ Guzman, Enrique; Cugnoni, Joël; Gmür, Thomas (2014). "Multi-Factorial Models of a Carbon Fibre/Epoxy Composite Subjected to Accelerated Environmental Ageing". Composite Structures. 111 (4): 179–192. doi:10.1016/j.compstruct.2013.12.028.
  18. ^ Kulkarni, Romit; Wappler, Peter; Soltani, Mahdi; Haybat, Mehmet; Guenther, Thomas; Groezinger, Tobias; Zimmermann, André (1 February 2019). "An Assessment of Thermoset Injection Molding for Thin-Walled Conformal Encapsulation of Board-Level Electronic Packages". Journal of Manufacturing and Materials Processing. 3 (1): 18. doi:10.3390/jmmp3010018.
  19. ^ T Malaba, J Wang, J Journal of Composites, 2015, 기사번호 707151, 8페이지, 2015.doi:10.1155/2015/707151